Идеальное лекарство. Записки врача о беге

Чарльз Дарвин считал, что мы стали двуногими, чтобы носить с собой инструменты для охоты и самозащиты. Чего он не знал, так это того, что орудия труда не появляются в летописи окаменелостей примерно в течение двух миллионов лет после того, как австралопитеки стали двуногими. Это позволяет предположить, будто такое эволюционное изменение оказалось вызвано чем-то совершенно другим [12]. В свете подобных доказательств Дарвин мог бы согласиться с современными представлениями, что, вероятно, ключевым фактором стала превосходная способность охотиться и заниматься собирательством в вертикальном положении.

Ходьба в вертикальном положении сделала ранних людей отличными охотниками и собирателями, поскольку они могли путешествовать на большие расстояния в поисках пищи.

Бегун-марафонец может пересечь большую территорию и увидеть все значимые места города, пробежав три часа в хорошем темпе. Во время перехода человечества к ходьбе и бегу окружающая среда менялась, и это еще больше стимулировало эволюцию. Первоначально Африка была более теплой и влажной, чем сегодня. В эпоху плиоцена, с 5,3 до 2,6 миллиона лет назад, она стала прохладнее и суше, что привело к прореживанию тропических лесов и способствовало росту редколесья и кустарников.

Пока многие приматы предпочитали оставаться в относительной безопасности в глубоком лесу, наши предки отважились покинуть эту удобную нишу, тем самым подвергнув себя огромному риску. Необходимо было найти другие виды пищи, столкнувшись с угрозой новых хищников. Как и современные дети, древние люди предпочитали фрукты, но в своей новой среде они были вынуждены есть и другие виды растений. Их поиск, возможно, потребовал больше путешествовать по открытой местности. Так что особи, лучше приспособленные к ходьбе на большие расстояния и умеющие взбираться на любые плодоносящие деревья, жили лучше и, таким образом, получили больше шансов на размножение [13].

То, что они смогли выжить в новом ландшафте, свидетельствует о стойкости наших ранних предков. Но летопись окаменелостей заполнена останками тех, кто не выжил. Действительно, один фрагмент черепа австралопитека, найденный в Южной Африке, был пробит зубами леопарда, а тело этого предка тащили по земле [14]. В регионе Эфиопии под названием Дикика были найдены другие палеолитические сокровища, в том числе печальный скорченный скелет трехлетней самки Australopithecus afarensis, которую назвали Селам. Ее кости очень хорошо сохранились, и, похоже, ее оторвал от семьи и смыл паводок, сразу же похоронив в мягкой грязи [15]. КТ-сканирование ее внутреннего уха показало сходство полукружных каналов улитки с таковыми у обезьян и других австралопитеков.

Это доказывает: хотя Селам ходила на двух ногах, у нее не было всех инструментов, необходимых для быстрого бега. Особые части внутреннего уха, помогающие контролировать равновесие, позволяют современным людям держать голову достаточно стабильной во время бега [16].

В 1984 году раскрылась еще одна древняя трагедия – на севере Кении, у озера Туркана, расположенного близ границы Эфиопии. Во время раскопок обнаружили самый полный из когда-либо найденных скелетов древнего человека. Останки, которые датируются примерно полутора миллионами лет, идентифицировали как принадлежащие мальчику Homo erectus, которому, как полагают, было около восьми лет. Несмотря на юный возраст, его рост составлял один метр шестьдесят сантиметров. Он лежал лицом вниз в болотистой грязи [17]. Его назвали Мальчик Нариокотоме[3]. В отличие от Люси и Селам, он был лучше приспособлен к жизни на земле. Его узкий таз и более длинные конечности указывают, что он уверенней ходил на двух ногах, чем более ранние приматы [18]. Сохранившиеся следы возрастом в полтора миллиона лет, найденные около того же озера, свидетельствуют о больших ступнях гоминидов с очень современным устройством ног и длинными шагами [19].

Изменения в наших ступнях, ногах в целом и суставах стали ключом к способности бегать. Свод стопы действует как пружина, которая возвращает энергию, передающуюся во время момента в беге, когда нога находит опору [20]. Пружинами также служат ахиллово сухожилие и илиотибиальный тракт[4]. У других приматов они крошечные или вовсе отсутствуют, но у наших предков уже увеличились [21]. Ступни и пальцы ног уменьшались по мере того, как ноги становились длиннее и развились более крупные суставы, несущие вес и способные без повреждений выдерживать длительные пробежки [22].

Два миллиона лет назад наши предки эволюционировали в Homo erectus – первых охотников-собирателей. В них мы можем видеть очертания уже больше похожих на нас самих существ. Они жили в постоянно растущих социальных конгломератах и использовали все более сложные технологии. Именно этот вид первым начал применять огонь для приготовления пищи и сделал инструменты, например каменные топоры. Эти предки жили группами и заботились о больных. Они проследовали из Африки через Азию до Китая и Индонезии. У них был больший мозг, некрупные зубы, более длинные ноги, более короткие руки и современные ступни [23].

Они могли бегать. Это все изменило. Но для того, чтобы бегать в течение длительного времени, тела наших предков должны были не допускать перегрева. Четыре особенности помогли этому: способность потеть, выпирающий нос, возможность охладить мозг и худое вертикальное тело [24].

Подумайте о нашей способности потеть. Мало кто понимает, что все млекопитающие, кроме людей, в качестве основной стратегии рассеивания тепла используют частое дыхание. Она не очень эффективна, так как рот и язык обеспечивают лишь небольшую поверхность для теплового рассеивания [25]. Человек же потеет всей поверхностью кожи – это площадь примерно в два квадратных метра. В процессе эволюции мы потеряли большую часть волос на теле и в то же время обзавелись большим количеством потовых желез [26]. Они работают потому, что для испарения пота, который образуется на поверхности кожи, требуется значительное количество энергии [27]. Мы можем выделять до трех литров пота в час, и на трехчасовой охоте или во время марафона здоровый человек способен потерять из-за потоотделения до 10 % веса своего тела без особого риска лишиться сознания [28].

Иногда в комплекты для марафонцев входят губки, которые бегуны могут окунать в ведра с водой и выжимать на себя во время бега. Эта вода дарит мгновенное ощущение прохлады, но на самом деле блокирует потовые железы и вообще не способствует охлаждению.

Подумайте о том, какая часть вашего тела подвергается воздействию солнца, когда вы стоите прямо, особенно если солнце высоко в небе. Большая часть его попадает на голову и плечи.

Только 7 % человеческого тела подвергается воздействию прямых солнечных лучей, когда находится в вертикальном положении, тогда как четвероногие принимают солнечные лучи гораздо большей площадью тела.

С потерей волос пот смог испаряться гораздо эффективнее. Это очень важно, если вы много бегаете и ходите. Еще отсутствие волос помогает защитить людей от паразитов, например вшей, которые прячутся в местах, покрытых волосами [29].

Зачем нам понадобились эти приспособления для выведения избытка тепла? Возможно, мы эволюционировали, чтобы добывать пищу в жару и убегать от хищников. Биологи рисуют картину того, как ранние гоминиды ходили на большие расстояния под открытым небом, постоянно высматривая львов и саблезубых тигров. Как и у пещерных людей в фильме Артура Кларка «2001: Космическая одиссея» (2001: A Space Odyssey), их жизнь была отмечена постоянным страхом и реальными смертельными угрозами. Таким образом, если ранние предки людей могли выходить на улицу в самую жаркую часть дня, когда их открытые солнцу 7 % площади тела были удобно покрыты волосами, а остальная часть сильно потела, они могли оставаться в достаточной прохладе, чтобы добывать пищу, пока крупные хищники отдыхали в тени [30].

Даже современные люди отличаются равномерной активностью в жару. Люди – единственный вид, который может пробежать марафон при температуре 30 °C. Даже лошадь или собака не способны совершить такой подвиг, и маловероятно, что какой-либо доисторический хищник сумел бы это сделать [31]. Большинство других млекопитающих хороши в спринте, но не так успешны, когда нужна выносливость. В это трудно поверить, но мы лучше бегаем на длинные дистанции, чем лошади, особенно в жаркую погоду. Мы эволюционировали от животных с низкой метаболической емкостью[5] и быстро улучшили и метаболизм, и способность поглощать и использовать кислород, измеряемую показателем VO2 max, о котором я подробней поговорю позже [32].

Чтобы выжить во враждебном мире, мы развили в себе способность потеть и охлаждать воздух, поступающий в тело. У нас есть уникальный нос, который втягивает его под почти прямым углом по отношению к носовым проходам. Эта форма создает турбулентность и охлаждает поток, прежде чем он попадает в легкие. Выстилка нашей дыхательной системы также охлаждает воздух до температуры 37 °C и увлажняет до идеального уровня, прежде чем он достигнет легких [33].

Эти приспособления были полезны для добывания пищи в жаркие дни, но как насчет охоты? Мы не были вегетарианцами. Недавно на сельской ярмарке я видел плакат, изображающий современного охотника с мощным ружьем. Подпись к плакату гласила: «Я добрался до вершины пищевой цепочки не для того, чтобы стать вегетарианцем». Примечательно, что мы убивали животных только камнями или заостренными палками. Мы изобрели каменные наконечники пятьсот тысяч лет назад, а лук и стрелы – сто тысяч лет назад. Имея только такое оружие, охотники должны были очень близко подходить к добыче, некоторые разновидности которой было очень опасно убивать.

Так что теоретически мы большей частью загоняли несчастные создания до смерти – эта практика называется «охота настойчивостью». Первые люди пугали свою добычу, возможно, ранили ее, а затем продолжали преследовать, пока животное не перегревалось и не падало. Охотники при этом потели, хорошо приспособленные носы позволяли им оставаться неперегретыми, а отлично адаптированные тела – продолжать бег. Охота настойчивостью существует и в наши дни: документально зафиксировано, что ее используют охотники-собиратели в пустыне Калахари. Как и предсказывает теория, она происходит в самую жаркую часть дня [34].

Одна удивительная особенность современных людей – это адаптироваться к различным условиям.

Я считаю, что главной причиной нашего успеха как вида стало множество талантов, особенно применение интеллекта, чтобы использовать преимущества вертикальной позы и проворных рук, способных найти и добыть пищу из бесконечного разнообразия источников. Мы можем бегать на длинные дистанции в жару, но умеем и плавать в глубокой воде. Мы можем копать и нести, а еще – бросать с убийственной силой и точностью [35]. Позже наша способность использовать инструменты и более сложные технологии позволила и дальше увеличивать разницу между собой и другими видами. Для того чтобы разрабатывать инструменты, необходимо развивать умственные способности и когнитивные навыки.

Но мозг развивался медленно. Люси могла ходить прямо, но он у нее был едва больше, чем у шимпанзе. Мозг Homo erectus стал лишь немного больше, тем не менее в нем наметились кардинальные изменения, такие как развитие участка, отвечающего за речь.

Исследование, сравнивающее размер мозга и способность к физическим нагрузкам у различных млекопитающих, показало, что больший мозг коррелирует с лучшей способностью к физическим нагрузкам. То есть улучшенная выносливость людей может быть связана с нашими улучшенными когнитивными навыками [36].

Эту замечательную догадку можно обосновать, рассмотрев факторы, которые позволили древним охотникам выживать и процветать. Они должны были оставаться в хорошей физической форме, обладать выносливостью, но еще – уметь представлять ландшафт и запоминать расположение пастбищ и водоемов. Те, кто обладал превосходной физической подготовкой и когнитивными способностями, чаще приносили домой пищу. Из-за этого они получали больше возможностей для спаривания – классический пример полового отбора. Последнее обеспечивало сохранение и распространение этих признаков [37].

Мозг – самый энергозатратный орган в человеческом теле, он потребляет около пятой части получаемых организмом калорий.

По мере увеличения человеческого мозга потребности в калориях росли. Не только мозг, но и наши тела стали больше, чем у предков. Оба эти процесса увеличили потребность в питательных веществах.

Должны были измениться и черепа, чтобы освободить место для растущих мозгов. Большие челюстные мышцы, которые обеспечивают мощные укусы у других приматов, одновременно сдерживают рост черепа, поскольку создают серьезную нагрузку в местах прикрепления. У людей одна-единственная мутация, возможно, привела к ослаблению мышц челюсти, что и позволило мозгу увеличиться. Начав использовать инструменты для разделки животных, мы стали есть более питательную пищу, а гораздо позже начали готовить еду, и мощный укус стал менее важным для выживания.

Древнейшее свидетельство того, что гоминиды использовали огонь для приготовления пищи, насчитывает всего четыреста пятьдесят тысяч лет. Огонь делал еду лучше. Приготовленную пищу легче есть и переваривать – требуется меньше времени и усилий, а также более короткий кишечник. Приготовление пищи позволило людям легче усваивать питательные вещества, необходимые для развития мозга, и дало им больше времени для использования высших когнитивных функций [38].

Возможно, некоторые из этих изменений вызвал белок, который называется нейротрофическим фактором мозга (BDNF). По большей части увеличение мозга в ходе эволюции человека происходило в неокортексе, области, которая отвечает за речь и позволяет развивать культуру с помощью создания символов. BDNF мог способствовать росту гиппокампа и префронтальной коры. Это области, участвующие в пространственном ориентировании, принятии решений и контроле эмоций, таких как страх и побуждения к насилию. Физические упражнения стимулируют синтез BDNF, и это может быть причиной того, что активность ассоциируется с улучшением когнитивных функций и уменьшением выраженности психиатрических патологий. Эту связь мы рассмотрим в следующих главах [39].

Более крупные мозги, возможно под влиянием BDNF, получили возможность развить язык, а тот породил культуру. В книге «Совпадение: единство знаний» (Consilience: The Unity of Knowledge) Э. О. Уилсон говорит, что эти изменения привели к нашей «способности завладеть планетой». Он прослеживает эволюцию культуры от развития у людей навыка использовать огонь четыреста пятьдесят тысяч лет назад до таланта производить хорошо сделанные инструменты двести пятьдесят тысяч лет назад, изобретения сложных наконечников копий и кинжалов сто тысяч лет спустя, создания захватывающих дух наскальных рисунков и ритуальных артефактов около тридцати тысяч лет назад. На протяжении большей части истории тела наших предков развивались быстрее, чем их простые каменные топоры. Современный Homo sapiens эволюционировал в период от двухсот тысяч до ста тысяч лет назад. Десять тысяч лет назад мы развили сельское хозяйство. С тех пор культурная эволюция ускорилась экспоненциально, и с каждым годом, кажется, мчится все быстрее и быстрее.

При этом мы едва не погибли как вид. Около семидесяти тысяч лет назад последний ледниковый период резко охладил планету, и все наши адаптации для рассеивания тепла, в частности отсутствие меха, внезапно стали большой проблемой. В этой новой среде наши предки начали вымирать, вероятно из-за голода и воздействия окружающей среды.

К концу ледникового периода на всей планете осталось всего десять тысяч человек. Сегодня это население небольшого городка. Но у тех людей были огонь, основные инструменты и современный мозг.

Выжившие цеплялись за жизнь и начали быстро распространяться из Восточной Африки. В новых и трудных условиях, с которыми они столкнулись, на первый план вышли надежный метаболизм, находчивость и приспособляемость.

Первая группа следовала вдоль побережья и переместилась из современной Республики Джибути в современный Йемен, а затем на побережье Индии и Юго-Восточной Азии. Оттуда небольшие группы отправились в плавание, со временем основав новые поселения на архипелагах и островах западной части Тихого океана, пока некоторые из них не достигли Австралии около пятидесяти тысяч лет назад.

Примерно в это же время вторая группа покинула Восточную Африку и направилась на Ближний Восток и в Центральную Азию. Из этих районов они переселились в Европу и Восточную Азию. Наконец, во время сильных холодов, следуя по замерзшему «мосту», соединяющему нынешние Россию и Аляску, группа азиатских охотников добралась до Северной Америки. Они проложили путь на юг и заняли все полушарие около десяти тысяч лет назад [40].

Для этих колонистов, постоянно переходящих на новые земли и сталкивающихся с новыми угрозами в поисках источников пищи, жизнь была невообразимо суровой. Те, кто вел более оседлый образ жизни, сталкивались с причудами экстремальных погодных условий, постоянной нехваткой продовольствия, опасностью со стороны хищников и других людей. Требования к физическому состоянию их тел были высокими. Представьте себе жизнь человека эпохи палеолита: каждый день нужно ходить и бегать, чтобы собрать еду, посещать или мигрировать в другие поселения, нести детей, животных или вещи, разделывать мясо, копать корни, возводить укрытия, собирать дрова, очищать орехи и делать инструменты. С той энергией, которая оставалась, они еще умудрялись участвовать в общественных мероприятиях, таких как соревнования, игры, танцы, ухаживания и спаривание.

Как и современные люди, наши предки испытывали удовольствие от нейрохимических веществ, высвобождаемых в результате физической нагрузки. Но еще они страдали от сильного голода и усталости. Только физическая активность сжигала около 1250 калорий в день [41]. А общая потребность в них была намного выше.

Мужчины охотники и собиратели расходовали около 2500 калорий в день, а женщинам теоретически требовалось меньше, но во время беременности или кормления грудью их ежедневная потребность в энергии увеличивалась на тысячу калорий.

Примечания